Wie berechnet man das Dipolmoment von Wasser?

Nehmen wir an, wir füllen die xy-Ebene mit Wasser wie folgt:

Die Dipolmoment wird berechnet, indem die Dipolmomentbeiträge von jedem nachgeschlagen werden #"O"-"H"# Bindung, die polar sind, und summiert sie, um den Nettodipol zu erhalten. Jeder Beitrag ist #"1.5 D"# (debyes).

Die Nettodipol zeigt durch Sauerstoff entlang der y-Achse in die negative Richtung.

Beachten Sie, dass die Dipolprojektion in x-Richtung verläuft sich gegenseitig aufheben; wenn der linke Dipolbeitrag darauf hindeutet +xzeigt der richtige Beitrag auf -x.

Um den Nettodipol zu berechnen, bestimmen Sie den Projektion jedes Dipols in y-Richtung, und dann doppelt es, da beide #"OH"# Anleihen sind identisch.

Die #"H"-"O"-"H"# Bindungswinkel von Wasser ist ziemlich viel #104.4776^@# (es ist okay zu benutzen #104.5^@#).

Nehmen Sie den in der Projektion verwendeten Winkel als von vertikal bis zu jedem #"OH"# Bond und Sie werden bekommen #104.4776^@"/"2#, dann stell dir zwei rechtwinklige Dreiecke vor.

Damit und mit der Tatsache, dass #costheta = cos(-theta)#:

#mu_"y,left contribution" = mu_("OH")xxcos(52.2388^@)#

#= "1.5 D" xx 0.612 = color(green)(0.9187)#

#mu_"y,right contribution" = mu_("OH")xxcos(-52.2388^@)#

#= "1.5 D" xx 0.612 = color(green)(0.9187)#

Endlich haben wir Summe sie auf, weil sie beide in sind die gleiche y Richtung:

#color(blue)(mu_"tot") = mu_"y,left contribution" + mu_"y,right contribution"#

#= 0.9187 + 0.9187 = color(blue)("1.837 D")#

which is pretty close to the actual #"1.85 D"#.

Wahrscheinlich war der Fehler entweder von der verwiesenen #"OH"# Dipolmoment oder der berechnete Bindungswinkel (über die Hartree-Fock-Theorie unter Verwendung eines cc-pVQZ-Basissatzes, aber das müssen Sie nicht wissen).

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